为什么水泥和牙膏会变硬

□大科技

有的人或许已经知道配了水的水泥随时间变长而变硬的原因。水泥主要由钙的硅酸盐和铝酸盐等化合物混合而成，而当水泥遇到水，这些水泥小颗粒就会与水分子结合，然后膨胀，颗粒间的间隙也就随之减小。时间一久，颗粒间多余的水分被蒸发，颗粒之间也就越来越近，最后连在了一起，水泥也就随之变硬。

糊状水泥过段时间就会变硬

不过，科学家最近发现，水泥之所以变硬，里面还有更深层次和更普遍的原因，其中的原理还适用于牙膏、油漆和黏土等物质。

颗粒之间紧密连接的原理

来自美国和法国的研究人员合作进行实验，他们发现水泥、牙膏和二氧化硅等材料物质的硬度之所以会增加，是由于它们各自颗粒之间的相互接触并“连”在一起，从而使物质的微观结构稳定。不过，这些颗粒为什么会连在一起？

研究人员发现，发生粒子接触控制的原因是那些颗粒携带着离子。携有离子的颗粒会带有正电荷或负电荷，然后这些带电颗粒会根据“带相反电荷的粒子会相互吸引”的原理，相互吸引并连在一起，同时形成稳定的微观结构。

如今，我们已经知道水泥和牙膏等物质变硬的原因。只是这个原理看起来似乎有些简单，那科学家们为什么要花这么大力气去探究它？他们知道水泥和牙膏等物质变硬的背后原理有什么用处？

应用这一原理解决实际问题

科学家们可以利用颗粒之间紧密连接的这一原理，来预测材料物质的性能。对于诸如水泥之类的材料物质，我们希望知道它们变硬到了何种程度；而对于油漆和牙膏等物质，我们则希望知道它们还有多久就完全变硬了(油漆变硬会脱落，牙膏变硬会难以使用)。但由于种种原因，我们无法对这些情况进行准确的预测。所以，科学家们打算利用这一原理来建立一个模型，以帮助人们更好地预测材料物质的变化。

另外，科学家还可以根据这一原理，往材料物质里添加某些化学物质，以防止材料物质变硬和提高性能。事实上，人们早已经在不知不觉中这么做了。例如，制造商往牙膏里添加保湿剂，保湿剂里的分子阻止了牙膏颗粒之间的相互接触，从而防止牙膏变硬。不过科学家们打算将这一原理应用到牙膏、油墨和油漆等更为广泛的材料物质当中，以提高它们的整体性能，并使由这些材料物质制作的东西寿命更长一些。

研究糊状材料为何变硬的美国教授埃里克·弗斯特